ANN ARBOR-Las baterías de iones de litio están por todas partes hoy en día, y se utilizan en todo tipo de dispositivos, desde teléfonos móviles y ordenadores portátiles hasta herramientas eléctricas inalámbricas y vehículos eléctricos.
Y aunque son la tecnología más aplicada para el almacenamiento de energía móvil, hay mucha confusión entre los usuarios sobre las mejores formas de prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio.
Para ayudar a clarificar las cosas, los investigadores de la Universidad de Michigan han revisado decenas de artículos académicos y manuales de usuario de los fabricantes, así como la información de los sitios web de asistencia al cliente, para elaborar una lista de las nueve mejores prácticas para prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio.
Nueve claves para prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio. Crédito de la imagen: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
«Al minimizar la exposición a las condiciones que aceleran la degradación, las baterías pueden durar más tiempo. Y esto tiene un impacto medioambiental positivo, ya que la producción de baterías es una fuente de emisiones de gases de efecto invernadero y muchos otros contaminantes», dijo el autor principal del estudio, Greg Keoleian, director del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M.
«Además, existen importantes incentivos económicos para que los usuarios eviten las condiciones adversas, ya que el coste de las baterías de iones de litio puede oscilar entre el 5% y más del 50% del coste de un producto.»
Las conclusiones del equipo de la U-M se publicaron el 15 de febrero en la revista Journal of Energy Storage.
Muchas de las prácticas recomendadas están relacionadas con las tres principales variables que afectan a la salud de las baterías: la temperatura, el estado de carga y la corriente.
Aquí tienes algunas pautas generales de los investigadores de la U-M para maximizar la vida útil de las baterías de iones de litio, junto con algunas recomendaciones específicas de los fabricantes:
- Evita las temperaturas extremas, tanto altas como bajas, cuando uses o almacenes las baterías de iones de litio. Las temperaturas elevadas pueden acelerar la degradación de casi todos los componentes de la batería y pueden provocar importantes riesgos de seguridad, como incendios o explosiones. Si un ordenador portátil o un teléfono móvil está notablemente caliente mientras se está cargando, desenchúfelo. Reduzca al mínimo la exposición a las bajas temperaturas, especialmente durante la carga.
En el caso de los vehículos eléctricos, casi todos los fabricantes incluyen advertencias sobre las altas temperaturas en sus manuales de uso. Algunos de ellos aconsejan aparcar a la sombra y mantener el vehículo enchufado cuando haga calor, permitiendo así que el sistema de refrigeración de la batería funcione cuando sea necesario. También se recomienda enchufar el vehículo cuando hace frío, para que el sistema de calefacción de la batería pueda funcionar con la energía de la red.
- Minimice la cantidad de tiempo que la batería pasa al 100% o al 0% de carga. Tanto los «estados de carga» extremadamente altos como los bajos estresan a las baterías. Considere la posibilidad de utilizar una carga parcial que restaure la batería al 80% del SoC, en lugar del 100%. Si eso no es posible, desenchufe el dispositivo en cuanto alcance el 100%.
Consejos para prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio en los ordenadores portátiles. Crédito de la imagen: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
En la mayoría de los portátiles, un sistema interno de gestión de la batería dejará de cargar una vez que el dispositivo haya alcanzado el 100% del estado de carga, y no reanudará la carga hasta que el portátil haya alcanzado el 95% del estado de carga. Aun así, muchos fabricantes de portátiles advierten de que no se debe dejar el ordenador enchufado después de que haya terminado de cargarse.
- El uso de «cargadores rápidos» es cómodo pero degradará una batería de iones de litio más rápidamente que la carga estándar. Descargar una batería demasiado rápido también conduce a la degradación de la batería, a través de muchos de los mismos mecanismos. En el caso de los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles, reducir el brillo de la pantalla, desactivar los servicios de localización y salir de las aplicaciones de alto consumo puede ayudar a ralentizar el ritmo de descarga.
- Algunos fabricantes de herramientas eléctricas inalámbricas aconsejan a los usuarios no guardar las baterías en el cargador, mientras que otros advierten que no se debe agotar la batería por completo. Algunos recomiendan una temperatura ambiente mínima de 32 F cuando se cargue la batería, y una máxima de 104 grados.
- Evite el uso o el almacenamiento de las baterías de iones de litio en entornos de alta humedad, y evite daños mecánicos como la perforación.
Una célula de batería consta de un electrodo positivo (cátodo), un electrodo negativo (ánodo) y un electrolito que reacciona con cada electrodo. Las baterías de iones de litio se degradan inevitablemente con el tiempo y el uso. Casi todos los componentes se ven afectados, incluidos el ánodo, el cátodo, el electrolito, el separador y los colectores de corriente.
Hay dos formas principales de degradación de la batería: el desvanecimiento de la capacidad y el desvanecimiento de la potencia. El desvanecimiento de la capacidad es una disminución de la cantidad de energía que una batería puede almacenar, y el desvanecimiento de la potencia es una disminución de la cantidad de energía que proporciona.
La prolongación de la vida útil de las baterías disminuye los costes y las cargas ambientales asociadas a la producción de nuevas baterías -incluyendo el consumo de materiales, los impactos de la minería y las emisiones de gases de efecto invernadero-, así como la eliminación de las baterías usadas.
«A medida que las industrias de la electrónica móvil y de los vehículos eléctricos siguen creciendo, incluso pequeñas mejoras en la prolongación de la vida útil tendrán importantes beneficios ambientales», escribieron los autores del artículo del Journal of Energy Storage.
Además de la bibliografía académica que revisaron, los investigadores examinaron la información disponible públicamente de los fabricantes, en busca de instrucciones, orientaciones, advertencias o consejos sobre el uso y el mantenimiento de las baterías de iones de litio.
Estas empresas incluían 10 fabricantes de teléfonos móviles (Apple, Google, HTC, Huawei, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony y ZTE), 10 fabricantes de ordenadores portátiles (Acer, Apple, ASUS, Dell, HP, Lenovo, LG, Microsoft, Samsung y Toshiba), cuatro fabricantes de herramientas eléctricas (Bosch, DeWalt, Makita y Milwaukee Tool) y 10 fabricantes de vehículos eléctricos (BMW, Chevrolet, Ford, Fiat, Honda, Hyundai, Kia, Mercedes-Benz, Nissan y Tesla).
Los autores del artículo del Journal of Energy Storage, además de Keoleian, son Maxwell Woody, Maryam Arbabzadeh y Geoffrey Lewis, del Centro de Sistemas Sostenibles de la UM, y Anna Stefanopoulou, del Instituto de Energía de la UM.
El trabajo ha contado con el apoyo de la Coalición de Baterías Responsables, una coalición de empresas, académicos y organizaciones comprometidas con la gestión responsable de las baterías de hoy y de mañana.
«A medida que la nación y el mundo cambian a economías alimentadas por baterías, es primordial que prolonguemos la vida útil de todos los tipos de baterías, especialmente las de nuestros coches y camiones», dijo Steve Christensen, director ejecutivo de la Coalición de Baterías Responsables.
«Este trabajo realizado por una institución de investigación tan respetada como la Universidad de Michigan es un primer paso importante para crear un cambio generacional en la forma en que los consumidores utilizan y tratan las baterías».